JP2005533290A - 様々な層厚を有するスペーサ層を備えた光学可変素子 - Google Patents

Abstract

本発明は光学可変素子、光学可変素子を備えたセキュリティー製品およびホイル、特にエンボス加工ホイルまたは積層ホイル、並びに光学可変素子を製造するプロセスに関するものである。光学可変素子は、干渉によって色彩が変化する少なくとも１つのスペーサ層を有する薄膜層複合体を備えている。薄膜層複合体の第１領域のスペーサ層の層厚が第２領域の層厚と異なっている。この場合、第１領域において第１の色彩の変化が干渉によって生じ、第２領域において第１の色彩の変化と異なる第２の色彩の変化が生じるよう第１および第２領域のスペーサ層の層厚が選択される。

Description

本発明は干渉によって色彩が変化する少なくとも１つのスペーサ層を備えた薄膜層複合体を有して成る光学可変素子、特に銀行券、クレジット・カード等を保護するための光学可変保護素子に関するものである。また、本発明は光学可変素子を備えたセキュリティー製品およびホイル、特にエンボス加工ホイルまたは積層ホイル、並びに光学可変素子を製造するプロセスに関するものでもある。

光学可変素子はドキュメントの悪用およびコピーを困難にし、可能なときは未然に防止するために頻繁に利用されている。このように、光学可変素子は、銀行券、身分証明書、クレジット・カード、キャッシュ・カード等に多く利用されている。また、光学可変素子を物品に貼付することによりその真正性を証明することもできる。コピーを困難にするため、光学可変素子は干渉によって視角に応じた色彩の変化を遂げる薄膜層複合体を備えていることが知られている。

特許文献１には目視可能な視角の変化に応じた色彩の変化を遂げる薄膜を一方の側に備えた透明基体を有して成るセキュリティー製品が記載されている。薄膜は透明基体上に形成された吸収層を備えている。更に、吸収層の上に形成された誘電体層も備えている。吸収層はクロム、ニッケル、パラジウム、チタン、コバルト、鉄、タングステン、モリブデン、酸化鉄または炭化鉄、またはこれらの合金のいずれか１つを含んでいる。誘電体層は、酸化珪素、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム、フッ化アルミニウム、フッ化バリウム、フッ化カルシウムまたはフッ化リチウム、またはこれらの化合物のいずれか１つを含んでいる。コピーを更に困難にするため、特許文献１は薄膜層に対向する透明基体上に回折パターンをエンボス加工することを提案している。

特許文献２は、屈折率が異なる一連の層から成る薄膜層複合体を提案している。これらの層は、セラミック材料層から成り、蒸着によって担体上に連続的に形成される。まず、厚さ１２μｍのポリエステルフイルムの上に、シリコーン油が添加された熱可塑性アクリル樹脂から成る剥離層が形成される。次いで、低屈折率のフッ化マグネシウム層と高屈折率の硫化亜鉛層とが蒸着によって交互に形成される。この場合、このような層が蒸着により全体で５つ連続して形成され、このようにして形成された薄膜層複合体の厚さは１μｍである。次に、接着層が薄膜層複合体の上に形成される。

更に、特許文献２は剥離層にパターンを彫刻することを提案している。これにより、薄膜層複合体を物品またはドキュメントに転写するとき、剥離層が存在している領域のみが担体材料から剥離され、別の領域は担体上にそのまま残される。これにより、薄膜層複合体の一部のみを物品またはドキュメントに貼付することができる。接着層をパターン化することによっても同様の効果が得られる。

これにより、第１部分領域の薄膜層の数が第２部分領域の数と異なり、これに伴い薄膜層複合体の全体の厚さが１μｍ（５薄膜層）〜０μｍ（無薄膜層）変化する。薄膜層を“領域単位”で物品またはドキュメントに貼付することにより、評価装置によって電子的に検出し評価できるパターンを形成することができる。

特許文献３には、全体を相互に重畳した複数の層から成る光学可変素子が記載されている。この光学可変素子は、干渉により視角に応じたカラー・シフト効果をもたらす薄膜層複合体を備えている。更に、この光学可変素子は、回折レリーフ構造体がエンボス加工されている複製層を備えている。これらの回折構造体の回折効果により、ホログラム等を描くことができる。

この場合、製造方法において、まず薄膜層複合体が複製層上に形成され、次いでレリーフ構造体がエンボス加工される。

特許文献３は吸収層からスペーサ層に至る薄膜層複合体の形成を提案している。また、エンボス加工可能なラッカー層を備えた既製の薄膜層複合体を供給し、次いでラッカー層にエンボス加工を施すことも提案している。別の方法として、既製の薄膜層複合体を既製のマイクロ構造体に接着することも記載されている。
国際公開第０１/３９４５号パンフレット 欧州特許第０６６０２６２号明細書 国際公開第０２/００４４５号パンフレット

本発明の目的は、非常に大きな困難を伴わない限り模造およびコピーが不可能であり、セキュリティー製品の偽造防止機能の向上に役立つ光学可変素子を提供することである。

この目的は、干渉によって色彩が変化する少なくとも１つのスペーサ層を備えた薄膜層複合体を有して成る光学可変素子、特に銀行券、クレジット・カード等を保護するための光学可変保護素子であって、薄膜層複合体の第１領域におけるスペーサ層の層厚が第２領域における層厚と異なり、第１領域において第１の色彩の変化が干渉によって生じ、第２領域において第１の色彩の変化と異なる第２の色彩の変化が生じるよう第１および第２領域におけるスペーサ層の層厚が選択されていることを特徴とする素子によって達成される。また、この目的は、かかる光学可変素子を備えたセキュリティー製品およびホイル、特にエンボス加工ホイルまたは積層ホイルによって達成される。更に、この目的は、干渉によって色彩が変化する少なくとも１つのスペーサ層を備えた薄膜層複合体を基体の上に形成して成る光学可変素子を製造するプロセスであって、薄膜層複合体の第１領域における層厚を第２領域における層厚と違えて形成し、第１領域において第１の色彩の変化が干渉によって生じ、第２領域において第１の色彩の変化と異なる第２の色彩の変化が生じるよう、薄膜層複合体の第１および第２領域におけるスペーサ層の層厚を選択することを特徴とするプロセスによって達成される。

本発明は、本技術分野で周知のものよりコピーが困難な光学可変素子を提供する。即ち、本発明に従って設計した光学可変素子、または本発明のプロセスに従って製造した光学可変素子を備えたセキュリティー製品は偽造防止機能が向上する。本発明により、それぞれ異なる色彩の変化が生じる明確に識別可能な互いに直接隣接または接触している領域から成るパターンを形成することができる。層厚が異なるスペーサ層の形成は高度な技術的複雑性および高額な費用を伴う。また、このようにして作製した素子は、既製の薄膜ホイルと比較して、個性的な素子となるため、既製の薄膜ホイルを基本的な起点とする光学可変素子を模造することは不可能である。

従って、平面素子またはサンドイッチ構造を成す表面素子と比較して具体的な効果を有している。例えば、特許文献３に記載の光学可変素子は、可能な製造方法として記載されているように、既製の薄膜ホイルにエンボス・スタンプを施すことにより回折構造体がエンボス加工されるため模造が可能である。

別の効果は、光学可変素子の設計上の配置構成の自由度が増すことである。例えば、視角の変化に応じて連続的に色彩が変化する流動遷移点を形成することができる。

本発明の効果的な構成は特許請求の範囲に記載してある。

光学可変素子に回折構造体、特に回折効果をもたらす回折構造体を備えることが有益である。回折構造体は、例えば、薄膜層複合体の上に配した透明層にエンボス加工することができる。ここにおいて、回折構造体が薄膜層複合体の第１領域のみならず第２領域も覆っていることが特に有益である。このようにして、回折構造体によってもたらされる光学的効果の一部が、それぞれ異なる視角に応じた色彩の変化に重畳される。このようにして、光学可変素子の偽造防止機能が向上する、即ち、セキュリティー機能が追加される。また、２つの異なる既製の薄膜層複合体を比較しても、本発明による光学可変素子によってもたらされる光学的効果を模倣することはできない。回折構造体をエンボス加工する際、材料構成および場合により厚さが異なるため、２つの既製の薄膜層の遷移領域にエンボス加工した回折構造体に欠陥や誤りが発生する。即ち、このような偽造は容易に見分けがつく。

製造上の観点から、薄膜層複合体の第１領域において重畳形成した複数の部分層によってスペーサ層を形成し、薄膜層複合体の第２領域において複数の部分層の１つのみによってスペーサ層を形成することにより効果が得られる。部分層は同じ材料から成ることが好ましい。しかし、同じ光学特性（特に、屈折率）を有する異なる材料によって形成することもできる。このことは、各種部分層を異なるプロセスによって形成する場合、使用材料を形成方法およびその特性に対応させることができ有益である。

ここにおいて、複数の相互重畳する部分層を異なるパターンに形成することにより興味深い効果が得られる。個別重畳パターンに応じ、光学可変素子の部分領域において、それぞれ異なる視角に応じた色彩の変化が生じる。これらのパターンを巧みに設計することにより、製造上簡単な方法により多数の異なる種類の視角に応じた色彩の変化をもたらすことができる。

少なくとも１つの部分層がランダム・パターンを成している場合には、偽造防止機能を向上することができる。これにより、独特な性質を有する個別光学可変素子を作製することができる。別の方法として、スペーサ層の層厚がランダム関数の作用を全面的に受けるようにすることによっても前記効果を得ることができる。

また、マルチプル・ローラ・アセンブリーを用いて基体に印刷することによっても、スペーサ層を形成することができ、それによってランダムな層厚分布を得ることもできる。

製造上の観点から、複数の相互重畳部分層を異なる形状を成す蒸着マスクによって形成することにより効果が得られる。同様に、複数の相互重畳部分層を印刷によって形成することによっても効果が得られる。第１印刷プロセスによって形成した部分層の上に第２印刷プロセスによる印刷を施すことにより、オーバー・プリントした領域の層厚が加算され、異なる種類の色彩の変化が生じる。

製造上の観点から好ましい別のスペーサ層形成方法において、層厚が異なる幾つかのパターンが整合を取って基体に印刷される。

設計上の配置構成およびセキュリティー・レベルの向上の観点から効果的な方法により、薄膜層複合体の第１領域と第２領域との間のスペーサ層の層厚を連続的に変化させることにより、連続的な色彩の変化をもたらすことができる。また、薄膜層複合体の第１領域と第２領域との間のスペーサ層の層厚を連続的および/または不連続に変化させることにより、薄膜層複合体の当該領域の色彩の変化をそれぞれ連続的または不連続にすることもできる。

ここにおいて、マクロ構造化した複製層の上に形成した吸収層によってスペーサ層の一方を区切り、他方を略平坦な層で区切ることにより、マクロ構造化した複製層によってスペーサ層の層厚を決定することができる。従って、スペーサ層は平坦層とマクロ構造化された複製層との間の領域を埋めている。別の方法において、層厚が連続的に変化するスペーサ層が印刷ローラによって形成される。

更に別の方法において、表面を構造化した印刷ローラによってマクロ構造化されたスペーサ層が形成される。

スペーサ層をマクロ構造化し、一方を吸収層、他方を反射層によって区切ることが好ましい。

薄膜層複合体が反射層、好ましくは金属層を備えていることが望ましい。金属層により、薄膜層複合体に生じた視角に応じた色彩の変化がより明確になる。前記反射層が薄膜層の表面を部分的にのみ覆っている場合には、別の設計上の配置構成が可能となる。

薄膜層複合体が吸収層および複製層として機能する吸収層を備えていることが有益である。また、同じ材料から吸収層および複製層を形成することもできる。

第２領域において可視光の干渉条件を満足しないようスペーサ層の層厚を選択することにより興味深い効果が得られる。干渉条件を満足しないと干渉が起こらず、第２領域が純粋に反射素子として機能する。干渉条件および選択すべき層厚は使用光源に依存する。前記作用態様により、簡単な方法で安価な反射素子を製造することができる。

スペーサ層の着色、場合により部分的な着色を施すことにより、偽造防止機能レベルを向上する別の設計要素が得られる。

光学可変素子が連続した透明層、特に保護ラッカー層を有していることが有益である。

以下図面を参照し、幾つかの実施の形態例を通して本発明について説明する。

図１ａは、ホイル、特にエンボス加工ホイルの一部を成す状態にある光学可変素子１の一部を示す図である。光学可変素子１は、セキュリティー製品、例えば、銀行券、クレジット・カード、キャッシュ・カード、あるいはドキュメントに使用することを意図したものである。また、光学可変素子１は、物品、例えば、ＣＤまたはパッケージに貼付し、セキュリティー表示または真正性を表示することもできる。

図１ａは光学可変素子１の他に担体１１も示している。担体１１は例えばＰＥＴから成っている。担体１１は製造工程において光学可変素子を保護対象物に貼付する役割を果たし、その後または貼付すると同時に除去される。従って、図１ａはホイル、例えば、エンボス加工ホイルまたは積層ホイルの一部を成している状態の光学可変素子を示している。

光学可変素子１は６つの層、１２〜１９を有している。

層１２は保護ラッカー層および/または剥離層、層１３は複製層、層１４は吸収層、層１５は２つの部分層１５ａ、１５ｂから成るスペーサ層、層１６は金属層またはＨＲＩ（高屈折率）層から成る反射層、また層１９は接着層である。

光学可変素子１が積層ホイルの一部を成す場合には層１２は結合剤層を有している。

層１４、１５および１６によって、干渉によって視角に応じた色彩の変化が生じる薄膜層複合体が形成される。ここにおいて、干渉によって視角に応じた色彩の変化が生じる薄膜層複合体を形成する様々な方法がある。

図１ａに示すように、かかる薄膜層複合体は（好ましくは、３０〜６５％の透過率を有する）吸収層、色彩を変化させる層としての透明スペーサ層（λ１/４またはλ１/２層）、および反射層（反射素子）または光剥離層（透過素子）を有する反射層によって形成することができる。薄膜層複合体が反射素子の機能を果たす場合には、スペーサ層の厚さはλ１/４条件を満たすよう選択される。薄膜層複合体が透過素子の機能を果たす場合には、スペーサ層の厚さはλ１/２条件を満たすよう選択される。ここにおいて、λは可視光の範囲から選択されることが好ましい。

干渉により視角に応じた色彩の変化が生じる薄膜層複合は、一連の高屈折率および低屈折率層から成る層複合体によっても可能である。かかる層構成を用いた場合には吸収層を省略することができる。

かかる薄膜層複合の高屈折率層および低屈折率層はそれぞれ前記条件を満足する光学効果スペーサ層を形成する。層の数が多いほどカラー・シフト効果をもたらす波長を正確に調整することができる。

かかる薄膜層複合は複数の低屈折率層および高屈折率層から成ることができる。しかし、薄膜層複合が２〜１０層（偶数）または３〜９層（奇数）から成ることが特に効果的である。

かかる薄膜層複合体の個別層の一般的な層厚および原則として個別層に使用可能な材料は、例えば、国際公開第０１/３９４５号パンフレットの５頁第３０行目〜８頁第５行目に開示されている。

光学可変素子１を製造する場合、まず保護ラッカー層および/または剥離層１２が担体１１の上に形成される。この場合、保護ラッカー層を着色することもできる。

次に複製層１３が形成される。複製層１３は、例えば、熱可塑性材料から成っている。次いで、エンボス加工工具によって、１つ以上の回折構造体が複製層の熱可塑性材料にエンボス加工される。

複製層１３および/または回折構造体のエンボス加工を省略することもできる。回折構造体は光学可変素子１のセキュリティー・レベルを更に向上させるに過ぎない。回折構造体１７は回折効果によってホログラム等を形成する回折構造体であることが好ましい。しかし、回折構造体の代わりに艶消し構造体、マクロ構造体、例えば正弦格子のような無彩対称構造体、ブレーズ構造体のような無彩非対称構造体、あるいはキノフォルムを層１３にエンボス加工することができる。その場合、回折構造体１７は光学可変素子１の表面全体を覆うことができる。しかし、光学可変素子１の一部の領域のみを覆うことも可能であり、用途によってはかなり有益である。

次に、吸収層１４が複製層１３の上、好ましくは全領域にわたり形成される。この場合、吸収層は蒸着または印刷によって形成することができる。

複製層１３と吸収層１４との間には屈折率に差異がある。層１３と１４との間に少なくとも０．２の屈折率の差異があることが好ましい。

吸収層と複製層とを１つの層に形成することもできる。

次いで、蒸着によって部分層１５ａが吸収層１４の全領域にわたり形成される。次に、スペーサ層の部分層１５ｂが部分層１５ａの上に領域単位でパターンを成して形成される。部分層１５ａおよび１５ｂの材料は同じであることが好ましい。しかし、実質的に同じ光学特性（特に屈折率）を有する異なる材料を部分層１５ａおよび１５ｂに用いることもできる。部分層１５ｂを領域単位で形成することに関し多くの可能な選択肢がある。

その１つは、光学可変素子１の表面を覆う蒸着マスクによって、部分層１５ａの上に部分層１５ｂを領域単位で形成することができる。

別の方法として、部分層１５ａの全領域にわたり部分層１５ｂを蒸着し、その後特定の表面領域から部分層１５ｂを除去することもできる。このことは、エッチング剤またはエッチング・マスクを部分層１５ｂに施し、次いでポジティブまたはネガティブ・エッチングにより領域単位で部分層１５ｂを除去し、その後洗浄することによって達成できる。この場合、異なる化学特性を有する材料を部分層１５ａおよび１５ｂに用いることが有効である。

また、領域全体にわたり形成した部分層１５ｂは、例えば、レーザー・アブレーション、あるいはプラズマまたはイオン衝撃のようなアブレーション・プロセスによって除去することもできる。この場合、デジタル的に記憶されている画像、テキスト、およびコードをアブレーション・プロセスによって転写することもできる。

また、領域全体にわたり形成した部分層１５ｂの領域全体にわたり層１６を形成し、次いで前記プロセス（ポジティブ・エッチング、ネガティブ・エッチング、またはアブレーション）の１つによって、層１６および層１５ｂを領域単位で除去する場合も考えられる。

更に別の選択肢において、２つの部分層１５ａおよび１６ｂによって領域単位のスペーサ層を形成する代わりに、関連領域全体にわたりスペーサ層１５を形成し、その後前記プロセス（ポジティブ・エッチング、ネガティブ・エッチング、またはアブレーション）の１つによって、部分層１５ｂの層厚に相当する厚さをもってスペーサ層を領域単位で除去する。

前記操作手順により、薄膜層複合体の領域１９ａおよび１９ｂにおいて、スペーサ層１５は部分層１５ａのみで形成されるため部分層１５ａの層厚となる。薄膜層複合体の領域１９ｃおよび１９ｄにおいては、部分層１５ａおよび１５ｂが重畳されるため、スペーサ層１５は部分層１５ａと１５ｂとを加えた層厚となる。従って、薄膜層複合体の領域１９ａおよび１９ｂにおいて、部分層１５ａの層厚に応じた干渉による色彩の変化が生じる。薄膜層複合体１５の領域１９ｃおよび１９ｄにおいては、前記色彩の変化と異なり、部分層１５ａおよび１５ｂの全層厚に応じた干渉による色彩の変化が生じる。層１５ａおよび１５ｂの層厚は、使用材料に応じ、層１５ａの層厚によって第１の望ましいカラー・シフト効果をもたらすλ１/４またはλ１/２条件が整うよう選択される。部分層１５ｂの層厚は、層１５ａおよび１５ｂの全層厚（場合により、屈折率の微妙な相違も考慮しながら）が、第１のカラー・シフト効果と可能な限り大きく異なる第２の望ましいカラー・シフト効果をもたらすλ１/４またはλ１/２条件を満足するよう選択される。このようにして作製した薄膜層複合体により、異なるカラー・シフト効果が交互に現れる領域を有して成る光学可変素子を製造することができる。この場合、スペーサ層を２つの部分層によって構成することにより、各領域におけるスペーサ層の層厚が一定になり、隣接領域と明確に画定された安定したカラー・シフト効果が得られる。このことは、明確に画定され容易に知覚できる真正性証明のためのセキュリティー機能を必要とするセキュリティー用途において特に有益である。

スペーサ層１５は２つの部分層１５ａおよび１５ｂのみならず、３つ以上の部分層で構成することもできる。このようにして、光学可変素子によってもたらされるカラー・シフト効果の数を適宜増すことができる。

次に、金属から成ることができる層１６が薄膜層複合体に形成される。金属層の金属として着色金属を使用することもできる。金属材料として、基本的にクロム、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、銀または金、あるいは前記材料の合金を使用することができる。

また、層１６に高光沢または高反射金属顔料層を形成することもできる。

既に述べたように、この場合、部分層１６を形成することができる。例えば、層１６を当該領域全体に形成し、前記プロセス（ポジティブ・エッチング、ネガティブ・エッチング、またはアブレーション）の１つによって除去することができる。他方、蒸着マスクを用いて部分的に金属層を蒸着することもできる。

層１６を金属層ではなく透過層とすることもできる。この場合、接着層１９が透過層の条件を満足していれば層１６を層１９に併合することもできる。

特に、酸化物、硫化物またはカルコゲニドのような材料が透過層に適した材料と考えられている。材料選定の決め手になるのは、スペーサ層１５の材料との屈折率の差異であり、０．２以上であることが好ましい。従って、スペーサ１５のそれぞれの材料に応じて、ＨＲＩ（高屈折率）材料、またはＬＨＩ（低屈折率）材料が層１６に用いられる。

前記のように、薄膜層複合体がそれぞれ高屈折率および低屈折率を有する複数の誘電体層を交互に配して成る場合、これらの層は層１５と同等である。従って、層１５に関して説明したように、全領域または領域単位の部分層として蒸着（または除去）される。

また、領域単位で形成されている部分層１５ｂ間を占めている領域１８を金属層１６で埋める代わりに、スペーサ層１５と屈折率が著しく異なる透過材料で埋めることができる。このようにして、金属層を平坦に形成することができる。このことは、例えば、前記屈折率に関する要件を満足する前記目的を達成するための接合剤層および層１６を薄膜層複合体に積層することによって達成される。

光学可変素子１の観察者には表面領域１９ａ〜１９ｄにおいて異なる効果が見える。

第１の視角に応じたカラー・シフト効果が表面領域１９ａに現れる。表面領域１９ｂにおいて、例えば、ホログラムのような回折効果が前記効果に重畳される。表面領域１９ｄにおいて、第１のカラー・シフト効果と異なる第２の視角に応じたカラー・シフト効果が現れる。表面領域１９ｃにおいて、例えばホログラムのような回折効果が前記カラー・シフト効果に重畳される。

図１ｂは光学可変素子１と構成が略同じ光学可変素子２を示す図である。

光学可変素子２は担体１１と同様に設計された担体２１の上に形成されている。光学可変素子２は、層１２、１３、１４、１５および１６と同様の構成を成す５つの層、２２、２３、２４、２６および２９を備えている。層２３にエンボス加工されているのが、図１ａの回折構造体１７と同等の回折構造体２７である。

図１ｂに示すように、吸収層２４、および部分層２５ａおよび２５ｂを備えたスペーサ層２５が形成された薄膜層複合体に薄い金属層が蒸着されている。薄い金属層２６はスペーサ層の輪郭に沿っている。金属層２６の厚さは略一定である。これは非常に薄い金属層を図１ａの薄膜層複合体に蒸着することにより容易に形成することができる。光学可変素子２においては、厚さの異なるスペーサ層の使用に伴うスペーサ層の差異は接着層２９によって補正されている。

図２は蒸着マスクを用いて本発明の光学可変素子を製造する別の方法を示す図である。図２は担体３１の上に形成されている光学可変素子３を示している。この場合、担体３１は図１ａの担体１１と同等のものである。

光学可変素子３は６つの層、３２、３３、３４、３５、３６および３９、２つの部分層３５ａおよび３５ｂ、回折構造体３７、および複数の表面領域３９ａ〜３９ｄを備えている。

層３２は剥離および/または保護ラッカー層、層３３は回折構造体３７がエンボス加工されている複製層、層３４は吸収層、層３５は部分層３５ａおよび３５ｂから成るスペーサ層、層３６は金属層、また層３９は接着層である。層３２、３３、３４、３６、３９、および部分層３５ａ、３５ｂは、それぞれ層１２、１３、１４、１６、１９、および部分層１５ａ、１５ｂと同様に形成されていることが好ましい。しかし、スペーサ層３５の部分層３５ａおよび３５ｂを吸収層３４の上に形成する方法が異なっている。

まず、部分層３５ａが領域単位で吸収層３４に蒸着される。このことは、１つには蒸着マスクを用いて領域単位で部分層３５ａを吸収層３４に蒸着することにより達成される。また、部分層３５ａを吸収層３４の表面領域全体に蒸着し、次いで前記プロセス（ポジティブ・エッチング、ネガティブ・エッチング、またはアブレーション）の１つによって領域単位で除去することによっても達成できる。

前記プロセスにより、部分層３５ａが表面領域３９ａおよび３９ｄの吸収層３４に形成されるが、表面領域３９ｃおよび３９ｂの吸収層には形成されない。

次いで、部分層３５ｂが形成される。この場合、部分層３５ｂも領域単位で既存層の上に形成される。従って、部分層３５ｂは、領域３９ｃおよび３９ｄの吸収層３４および部分層３５ａに形成される。部分層３５ｂは、図１ａの部分層１５ｂの領域単位の形成プロセスによって領域単位で形成することができる。

従って、表面領域３９ａにおいては、部分層３５ａのみが吸収層に形成されるため、スペーサ層３５の層厚は部分層３５ａの層厚となる。表面領域３９ｂにはスペーサ層が形成されていないため、視角に応じた色彩の変化は生じない。表面領域３９ｄにおいては、２つの部分層３５ａおよび３５ｂが重畳配置されているため、スペーサ層３５の層厚は２つの部分層３５ａおよび３５ｂの全層厚となる。また、領域３９ｃには部分層３５ｂのみが存在している。

部分層３５ｂの形成において、予めセットした間隔に対応する量の材料を下部層の上に形成する構造化された印刷ローラまたは蒸着プロセスを用いることが好ましい。これにより、層厚間隔、従って領域３９ｄの層厚に相当する層厚の部分層３５ｂが領域３９ｃに形成される。

従って、光学可変素子３の観察者には、第１の視角に応じたカラー・シフト効果が表面領域３９ａに見え、第１のカラー・シフト効果と異なる第２のカラー・シフト効果が表面領域３９ｃおよび３９ｄに見える。領域３９ｃにおいては、これらの効果に回折構造体３７による光学的効果が重畳される。表面領域３９ｂにおいては、視角に応じたカラー・シフト効果は現れない。回折構造体３７による光学回折効果のみが観察者に見える。

図２を参照して説明した第１部分層も領域単位で形成することにより、本発明の光学可変素子をより様々に設計することが可能になる。３つ以上の部分層から成るスペーサ層に対してもこのことが言えることは無論である。

図３は印刷によって形成したスペーサ層を用いて本発明の光学可変素子を製造する方法を説明するための図である。

図３は担体４１に形成した光学可変素子４を示している。担体４１は図１ａの担体１１と同等のものである。

光学可変素子４は、剥離および保護ラッカー層４２、回折構造体４７を有する複製層４３、吸収層４４、部分層４５ａおよび４５ｂを有するスペーサ層４５、金属層４６、接着層４９、および複数の表面領域４９ａ〜４９ｇを備えている。

層４２、４３、４４、４６、４９、および回折構造体４７は、それぞれ図１ａの対応する層１２、１３、１４、１６、１９、および回折構造体１７と同等のものである。部分層４５ａおよび４５ｂは印刷プロセスによって下部層上に形成されている。まず、印刷によって吸収層４４に部分層４５ａを形成する。この場合、印刷は部分的に施される。部分層４５ａは表面領域４９ａ、４９ｂおよび４９ｇの吸収層４４に印刷されるが、表面領域４９ｃ、４９ｄ、４９ｅおよび４９ｆには印刷されない。このような部分層４５ａは、例えば、特別な構成を成し、前記表面領域にのみ部分層４５ａを印刷する印刷ローラによって部分印刷することができる。

しかし、部分層４５ａを吸収層４４の全表面領域に印刷し、その後前記プロセス（ポジティブ・エッチング、ネガティブ・エッチング、またはアブレーション）の１つによって、部分層４５ａを領域単位で部分的に除去することもできる。

次のステップにおいて、部分層４５ｂも印刷プロセスによって下部層に印刷する。図３に示すように、この場合、表面領域４９ｂにおいて、部分層４５ａが部分層４５ｂによってオーバー・プリントされ、表面領域４９ｃおよび４９ｄにおいて部分層４５ｂが直接吸収層４４に印刷される。前記第２の印刷層も印刷によって部分的に形成するか、または前記プロセス（ポジティブ・エッチング、ネガティブ・エッチング、またはアブレーション）の１つによって領域単位で除去することもできる。表面領域４９ｃに示すように、印刷によって部分層４５ｂが形成されるとき、吸収層４４への直接印刷する領域から部分層４５ａをオーバー・プリントする領域に移行する領域の部分層４５ｂ垂直方向の高さが増大し、部分層４５ａと４５ｂの全層厚に略相当するこの高さがスペーサ層４５の厚さとなる。

従って、光学可変素子４の観察者には、第１の視角に応じたカラー・シフト効果が表面領域４９ａ、４９ｄおよび４９ｇに見え、表面領域４９ｄおよび４９ｇにおいては回折構造体４７の光学回折効果が重畳される。第１の視角に応じたカラー・シフト効果と著しく異なる第２の視角に応じたカラー・シフト効果が表面領域４９ｂおよび４９ｃに現れる。表面領域４９ｃにおいては、回折構造体４７による光学回折効果が前記第２の視角に応じたカラー・シフト効果に重畳される。表面領域４９ｅにはスペーサ層がないため、回折構造体４７の光学回折効果のみが現れる。

前記印刷プロセスによりスペーサ層４５の部分層を形成することにより多くの興味深い効果が得られる。例えば、印刷によりスペーサ層４５の１つ以上の部分層を領域単位でランダムに形成することができる。層を整合印刷することも互いにランダムに置き換えることもできる。マルチプル・ローラ・アセンブリーにより、目的とするランダム・パターンを意図的に形成することができる。

部分層を繰返しパターンに形成することにより更に別の効果が得られる。適切な構成を成す印刷用具により、吸収層４４および/または印刷により既に形成されているスペーサ層の１つ以上の部分層に複雑な繰返しパターンを手早く印刷することができる。このように経済的な観点から興味深い方法により、２つ以上の視角に応じたカラー・シフト効果による非常に複雑なパターンを有して成る光学可変素子を製造することができる。

印刷プロセスによりランダム・パターンによる所謂“指紋”を形成することもできる。ここにおいて、ランダム・パターンを成す部分層の光学的層厚は０．０５〜２μｍの範囲であることが好ましい。

図３を参照して説明したスペーサ層４５を形成するプロセスは、屈折率が異なる複数の誘電体層から成る薄膜層複合体の製造にも使用できることは無論である。この場合、図１ａの実施の形態で説明したプロセスに対応するものである。

図４は蒸着および印刷プロセスによって形成した部分層から本発明の光学可変素子のスペーサ層を形成する方法を説明するための図である。

図４は担体５１の上に形成した光学可変素子５を示している。担体５１は図１ａの担体１１と同等のものである。

光学可変素子５は、剥離および保護ラッカー層５２、複製層５３、吸収層５４、２つの部分層５５ａおよび５５ｂを有するスペーサ層５５、金属層５６、接着層５９、および複数の表面領域５９ａ〜５９ｆを備えている。

層５２、５３、５４、５６および５９は、それぞれ図１ａの対応する層１２、１３、１４、１６および１９と同等のものである。また、複製層５３にエンボス加工されているのが、図１ａの回折構造体１７と同等の回折構造体５７である。

まず、部分層５５ａが吸収層５４に蒸着される。この場合、図４に示すように、領域単位でパターン状に蒸着することが有益である。これは蒸着マスクを用いて部分層５５ａを吸収層５４の特定の領域のみに蒸着することによって達成できる。また、部分層５５ａを吸収層５４の全表面領域に蒸着し、その後前記プロセス（ポジティブ・エッチング、ネガティブ・エッチング、またはアブレーション）の１つによって、領域単位で除去することもできる。

次に、蒸着形成した部分層５５ａの上に部分層５５ｂが印刷によって形成される。この場合、表面領域、例えば、表面領域５９ｂおよび５９ｆにおいて、既に蒸着形成した部分層５５ａにオーバー・プリントすることができる。別の表面領域、例えば、５９ｃおよび５９ｄにおいては、部分層５５ｂが印刷により吸収層に直接形成される。図４に示すように、また図３の関連で既に説明したように、表面領域５９ｃにおいて、部分層５５ａの領域境界にオーバー・プリントすることにより部分層５５ｂの有効層厚が増加する。

部分層５５ａと５５ｂの層厚を違えることにより、層厚が異なるスペーサ層を有する表面領域を形成することができる。表面領域５９ｂにおいて、スペーサ層の層厚は部分層５５ａおよび５５ｂの全層厚に相当している。表面領域５９ｄにおいては、スペーサ層の層厚は部分層５５ａの層厚に相当している。領域５９ａにおいては、適切な反射または吸収材料によって鏡面層または有色表面が形成されている。回折効果を有する同様の表面が領域５９ｅにも形成されている。部分層５５ａおよび５５ｂの各々の層厚に応じ、スペーサ層５５がそれぞれ異なる表面領域において３つの異なる層厚を有することができる。

従って、図４に関連して説明したプロセスによって、３つの異なる視角に応じたカラー・シフト効果をもたらす表面領域を有して成る光学可変素子を製造することができる。蒸着または印刷によって形成する部分層の数を増すことにより、それに対応して光学可変素子５の視角に応じたカラー・シフト効果の数を増すことができる。

図５は異なる部分層を用いて本発明の光学可変素子のスペーサ層を形成する方法を説明するための図である。図５は担体６１に形成した光学可変素子６を示している。担体６１は図１ａの担体１１と同等のものである。

光学可変素子６は、剥離および保護ラッカー層６２、複製層６３、吸収層６４、２つの部分層６５ａおよび６５ｂを有するスペーサ層６５、金属層６６、接着層６９を備えている。また、図５は複数の表面領域６９ａ〜６９ｅも示している。

層６２、６３、６４、６６および６９は、それぞれ図１ａの対応する層１２、１３、１４、１６および１９と同等のものである。

まず、部分層６５ａが吸収層６４の上に印刷される。この場合、領域単位で印刷を行うことが有益である。

図５に示すように、表面領域６９ｃおよび６９ｅの吸収層６４にのみ部分層６５ａが印刷される。部分層６５ａは適切な構成を成す印刷ローラによって部分印刷することができる。しかし、部分層６５ａを吸収層６４の全表面領域に印刷し、その後前記プロセス（ポジティブ・エッチング、ネガティブ・エッチング、またはアブレーション）の１つによって、領域単位で除去することもできる。

次に、この時点における層配列の表面領域全体に部分層６５ｂを蒸着する。このようにして、表面領域６９ｃおよび６９ｅの下部印刷部分層６５ａの上に部分層６５ｂがオーバーレイされる一方、表面領域６９ａ、６９ｂ、６９ｄおよび６９ｃにおいては、部分層６５ｂが吸収層６４に蒸着される。表面領域６５ｂにおいて、既に説明したように、部分層６５ｂの有効層厚が増加する。

図５の実施の形態は経済的な観点から特に興味深い実施の形態の例である。適切な構成を成す印刷用具により、簡単な印刷プロセスによって手早く安価に部分層６５ａをパターン状に形成することができる。また、部分層６５ｂを全表面領域に蒸着することは標準的な方法であり手早く安価に実施することができる。従って、図５の実施の形態は、２つの異なる視角に応じたカラー・シフト効果をもたらすことができる本発明の光学可変素子の特に安価な実施の形態を示している。

図６は２つ以上の部分層から成るスペーサ層を形成せずに、様々な層厚を有するスペーサ層を有して成る本発明の光学可変素子を製造する方法を説明するための図である。

図６は担体７１の上に形成した光学可変素子７を示している。担体７１は図１ａの担体１１と同等のものである。

光学可変素子７は、剥離および保護ラッカー層７２、複製層７３、吸収層７４、スペーサ層７５、金属層７６、および複数の表面領域７９ａ〜７９ｉを備えている。

層７２、７３、７４、７６および７９は、それぞれ図１ａの対応する層１２、１３、１４、１６および１９と同等のものである。

複製層７３は熱可塑性材料を有している。エンボス加工工具またはアブレーションによって、図６に示す形状を成すマクロ構造体が前記熱可塑性材料に形成されている。次に、吸収層７４が複製層７３に蒸着される。次いで、スペーサ層７５が吸収層７４の上に形成される。ここにおいて、図１ａの実施の形態で説明したスペーサ層１５の材料をスペーサ層７５の材料として使用することができる。

この場合、スペーサ層７５は蒸着または印刷によって形成することができる。また、図１ａの実施の形態で説明したスペーサ層１５の光学特性を有するラッカーを吸収層に塗布することができる。

次に、吸収層７４に対向するスペーサ層７５の面が略平坦になるよう処理される。１つには、スペーサ層７５が完全に固化する前に印刷用具によって適切な形状に成形することができる。また、材料を除去することによっても可能である。

また、ＵＶ固化ラッカーをスペーサ層７５として塗布することができる。塗布する際、ラッカーは流動性を帯びているため、吸収層７４に対向する面が略平坦になる。その後、ＵＶ放射によりラッカーが固化される。空気中で固化するラッカーも使用可能である。この場合、固化した後の最終的な塗布ラッカーの体積をマクロ構造体の体積より大きくする必要がある。

次のステップとして、金属層７６が形成される。金属層７６に関し、図１ａの実施の形態で説明した選択肢（部分金属層、高屈折率層、光分離層）を実施することもできる。

その次に接着層７９が形成される。

図６に示すように、各々異なる視角に応じたカラー・シフト効果が光学可変素子７のそれぞれ異なる領域に現れる。

表面領域７９ａ、７９ｂ、７９ｄ、７９ｆ、７９ｇおよび７９ｉにおけるスペーサ層の層厚がそれぞれ異なっている。従って、これらの表面領域はそれぞれ異なる視角に応じたカラー・シフト効果をもたらす。表面領域７９ｃ、７９ｅおよび７９ｈの各々において、スペーサ層７５の層厚が連続的に変化している。従って、光学可変素子７の観察者には、これらの領域において、安定して連続的に遷移する視角に応じたカラー・シフト効果が見える。

図６に示すスペーサ層７５の層厚を別の方法によって構成することができる。適切な印刷ローラによって平坦な吸収層にスペーサ層を印刷することにより、図６に示すスペーサ層７５の層厚と同様の層厚構成を実現することができる。しかし、この場合、吸収層に接するスペーサ層の表面が平坦に、また金属層に接する表面が構造化される。次に、印刷プロセスによって構造化された前記スペーサ層が蒸着金属層によって覆われる。次いで、接着層が形成されることにより、金属層にも現れるスペーサ層の差異が補正される。

このプロセスは屈折率が異なる複数の誘電体層から成る薄膜層複合体の製造にも使用できる。

本発明の第１の実施の形態による光学可変素子の断面図。 本発明の第２の実施の形態による光学可変素子の断面図。 本発明の第３の実施の形態による光学可変素子の断面図。 本発明の第４の実施の形態による光学可変素子の断面図。 本発明の第５の実施の形態による光学可変素子の断面図。 本発明の第６の実施の形態による光学可変素子の断面図。 本発明の第７の実施の形態による光学可変素子の断面図。

符号の説明

１ 光学可変素子
１１ 基体
１２ 保護ラッカー層および/または剥離層
１３ 複製層
１４ 吸収層
１５ スペーサ層
１５ａ 部分層
１５ｂ 部分層
１６ 反射層
１７ 回折構造体
１９ 接着層

Claims (30)

1. 干渉によって色彩が変化する少なくとも１つのスペーサ層（１５ａ、１５ｂ）を備えた薄膜層複合体を有して成る光学可変素子であって、
   前記薄膜層複合体の第１領域（１９ａ、１９ｂ）における前記スペーサ層（１５ａ、１５ｂ）の層厚が第２領域（１９ｃ、１９ｄ）における層厚と異なり、前記第１領域（１９ａ、１９ｂ）において、第１の色彩の変化が干渉によって生じ、前記第２領域（１９ｃ、１９ｄ）において、前記第１の色彩の変化と異なる第２の色彩の変化が生じるよう前記第１および第２領域における前記スペーサ層（１５ａ、１５ｂ）の層厚が選択されていることを特徴とする素子。
2. 回折構造体（１７）、特に回折効果もたらす回折構造体を備えていることを特徴とする請求項１記載の素子。
3. 前記回折構造体（１７）が前記薄膜層複合体の前記第１および第２領域（１９ｂ、１９ｃ）を覆っていることを特徴とする請求項２記載の素子。
4. 前記薄膜層複合体の前記第１領域（１９ｃ、１９ｄ）におけるスペーサ層（１５ａ、１５ｂ）が、２つ以上の相互重畳された部分層（１５ａ、１５ｂ）を備え、該２つの部分層によって該領域のスペーサ層が形成され、前記第２領域（１９ａ、１９ｂ）におけるスペーサ層が、前記２つ以上の部分層の１つ（１５ａ）のみを備え、該部分層によって該領域のスペーサ層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の素子。
5. 前記２つ以上の相互重畳された部分層（１５ａ、１５ｂ）が、それぞれ異なるパターンに形成されていることを特徴とする請求項４記載の素子。
6. 前記部分層の少なくとも１つがランダム・パターンを成していることを特徴とする請求項４記載の素子。
7. 前記２つ以上の相互重畳された部分層（１５ａ、１５ｂ）が、形状の異なるマスクを用いて重畳形成されていることを特徴とする請求項４記載の素子。
8. 前記２つ以上の相互重畳された部分層（１５ａ、１５ｂ）が、印刷プロセスによって形成され、第１印刷プロセスによって形成された部分層（１５ａ）が第２印刷プロセスによってオーバー・プリントされていることを特徴とする請求項４記載の素子。
9. 前記スペーサ層（７５）の層厚が、前記薄膜層複合体の第１領域と第２領域との間において連続的および/または不連続に変化し、該領域における前記色彩がそれぞれ連続的または不連続に変化することを特徴とする請求項１記載の素子。
10. 前記スペーサ層が、一方をマクロ構造化されている複製層の上に形成された吸収層、他方を略平坦な層によって区切られ、該スペーサ層の層厚が該マクロ構造化されている複製層によって決定付けられていることを特徴とする請求項１記載の素子。
11. 前記スペーサ層がマクロ構造化され、一方を吸収層、他方を反射層によって区切られていることを特徴とする請求項１記載の素子。
12. 前記マクロ構造化されたスペーサ層が、表面を構造化した印刷ローラによって形成されていることを特徴とする請求項１１記載の素子。
13. 前記スペーサ層が着色されていることを特徴とする請求項１記載の素子。
14. 前記薄膜層複合体が吸収層（１４）を備えていることを特徴とする請求項１記載の素子。
15. 前記薄膜層複合体が吸収層および複製層の機能を果たす吸収層を備えていることを特徴とする請求項１記載の素子。
16. 前記薄膜層複合体が同じ材料から成る吸収層および複製層を備えていることを特徴とする請求項１記載の素子。
17. 前記薄膜層複合体が屈折率の異なる複数の層を備えていることを特徴とする請求項１記載の素子。
18. 前記第２領域の前記スペーサ層の層厚が、該第２領域における干渉条件を満足しないように選択されることを特徴とする請求項１記載の素子。
19. 前記薄膜層複合体が反射層（１６）、好ましくは金属層を備えていることを特徴とする請求項１記載の素子。
20. 前記反射層（１６）が前記薄膜層複合体の表面領域を部分的にのみ覆っていることを特徴とする請求項１記載の素子。
21. 連続した透明層（１２、１３）、特に保護ラッカー層を備えていることを特徴とする請求項１記載の素子。
22. 請求項１〜２１いずれか１項記載の光学可変素子を備えたセキュリティー製品。
23. 請求項１〜２１いずれか１項記載の光学可変素子を備えたホイル。
24. 干渉によって色彩が変化する少なくとも１つのスペーサ層（１５ａ、１５ｂ）を備えた薄膜層複合体を基体の上に形成して成る光学可変素子を製造するプロセスであって、
    前記薄膜層複合体の第１領域（１９ｃ、１９ｄ）における前記スペーサ層（１５ａ、１５ｂ）の層厚を第２領域（１９ａ、１９ｂ）における層厚と違えて形成し、前記第１領域（１９ｃ、１９ｄ）において、第１の色彩の変化が干渉によって生じ、前記第２領域（１９ａ、１９ｂ）において、前記第１の色彩の変化と異なる第２の色彩の変化が生じるよう、前記第１および第２領域（１９ａ〜１９ｄ）における前記スペーサ層の層厚を選択することを特徴とするプロセス。
25. ２つ以上の部分層を相互重畳して前記スペーサ層を形成することにより、前記薄膜層複合体の第１領域（１９ｃ、１９ｄ）における前記スペーサ層が２つ以上の部分層（１５ａ、１５ｂ）によって形成され該部分層の層厚が加算され、前記第２領域（１９ａ、１９ｂ）における前記スペーサ層が前記部分層の１つ（１５ａ）のみによって形成されることを特徴とする請求項２４記載のプロセス。
26. １つ以上の前記部分層を蒸着によって形成することを特徴とする請求項２４記載のプロセス。
27. ２つ以上の部分層を形状の異なるマスクを用いた蒸着により形成することを特徴とする請求項２４記載のプロセス。
28. １つ以上の前記部分層を印刷プロセスによって形成することを特徴とする請求項２４記載のプロセス。
29. マルチプル・ローラ・アセンブリーにより、層厚がランダムに変化するスペーサ層を前記基体の上に印刷することを特徴とする請求項２４記載のプロセス。
30. 整合を取って層厚が異なる幾つかのパターンを前記基体の上に印刷することを特徴とする請求項２４記載のプロセス。

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